ประวัติความเป็นมาของเบรก ABS จากเครื่องบินสู่รถยนต์

ระบบป้องกันล้อล็อค (ABS) มีอยู่ในรถทุกคันที่ขายใหม่มานานกว่าศตวรรษ เพียงแต่ไม่ได้เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์หรืออัตโนมัติเสมอไป ในช่วงแรกผู้ขับขี่จะต้องทำหน้าที่ ABS โดยเหยียบแป้นเบรกซ้ำๆ เพื่อป้องกันไม่ให้ล้อล็อคเมื่อเบรกอย่างหนัก ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษและต้องอ้อมผ่านอุตสาหกรรมการบิน ก่อนที่วิศวกรจะค้นพบวิธีสร้างเซ็นเซอร์ที่สามารถป้องกันการล็อกล้อขณะเบรกได้

วิศวกรชาวเยอรมัน Karl Wessel ได้รับสิทธิบัตรตัวควบคุมแรงเบรกของยานยนต์ในปี 1928 แต่เขาไม่เคยสามารถนำการออกแบบของเขาไปสู่การผลิตได้ แม้ว่าความจำเป็นในการควบคุมแรงดันไฮดรอลิกที่ส่งไปยังล้อภายใต้การเบรกอย่างหนักนั้นชัดเจน แต่ก็ยังขาดความเหมาะสม เทคโนโลยีในช่วงปลายทศวรรษ 1920 ได้ขัดขวางวิศวกรเช่น Wessel จากการพัฒนาระบบป้องกันการบล็อก (ABS) ที่ใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ สำหรับรถยนต์ การทำให้มันถูกจะทำให้มันซับซ้อนเกินไป การรักษาให้เรียบง่ายจะทำให้ราคาแพงเกินไป ผู้ขับขี่ยังคงลื่นไถลจนไม่สามารถควบคุมได้เหมือนลูกฮ็อกกี้ในขณะที่เทคโนโลยีเติบโตเต็มที่

ABS เริ่มปรากฏบนเครื่องบินและบนรถไฟ ซึ่งเป็นยานพาหนะสองประเภทที่ต้องการความสามารถในการหยุดรถโดยไม่ลื่นไถลอย่างมากในช่วงทศวรรษปี 1950 Dunlop จากอังกฤษมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยี และตั้งชื่อระบบ ABS แบบกลไกว่า Maxaret คุณลักษณะนี้ยังคงมีราคาแพง แต่การชดเชยต้นทุนในการสร้างเครื่องบินทำได้ง่ายกว่ามากเมื่อเทียบกับการสร้างรถยนต์ สายการบินเปิดรับแนวคิดที่จะจ่ายเงินเพิ่มสำหรับโมเดลที่ติดตั้ง Maxaret เพราะฟีเจอร์นี้สามารถช่วยได้ พวกเขาประหยัดเงินโดยการลดการสึกหรอของยาง และยังช่วยให้พวกเขาทำเงินได้มากขึ้นด้วยการปล่อยให้เครื่องบินบรรทุกสัมภาระได้มากขึ้น น้ำหนัก.

“จากผลการทดสอบ มีการคำนวณว่าน้ำหนักการปฏิบัติงานที่อนุญาตของการขนส่งผู้โดยสารสมัยใหม่นั้นเหมาะสมกับ Maxaret สามารถเพิ่มขึ้นได้มากถึง 15% ซึ่งเป็นตัวเลขที่แสดงถึงผู้โดยสารประมาณแปดคน” นิตยสาร Flight เขียนในแง่ดีในปี 1953

Jensen ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติอังกฤษจับตาดูชีพจรของอุตสาหกรรมการบิน วิศวกรของบริษัทตัดสินใจสร้างรถสปอร์ตที่ติดตั้งเทคโนโลยี ABS หลังจากเฝ้าดูเครื่องบินหนักที่ติดตั้ง Maxaret ลงจอดอย่างปลอดภัยบนรันเวย์ระยะสั้นที่น่าตกใจ ที่ เอฟเอฟ ที่เจนเซ่นเปิดตัวในปี พ.ศ. 2509 มีความโดดเด่นในฐานะรถยนต์จากการผลิตคันแรกที่ผลิตด้วยระบบ ABS และยังมาพร้อมกับ ขับเคลื่อนสี่ล้อถาวรแต่ไม่ใช่โมเดลที่ผลิตจำนวนมากที่ทุกคนสามารถเพลิดเพลินได้ เป็นรถคูเป้ราคาแพงและมีปริมาณน้อยซึ่งจำหน่ายในตลาดเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น เจนเซ่นสร้างตัวอย่าง FF ประมาณ 320 ตัวอย่างจนถึงปี 1970

FF ใช้วิวัฒนาการเฉพาะของรถยนต์จากเทคโนโลยี Maxaret ของ Dunlop แม้ว่ารุ่น Jensen จะไม่เคยจำหน่ายอย่างเป็นทางการในสหรัฐอเมริกา แต่ผู้ผลิตรถยนต์ในอเมริกาก็ได้ยินเรื่องนี้ และปลอมแปลงความร่วมมือกับซัพพลายเออร์เพื่อให้ ABS ใช้ได้กับรถยนต์ราคาแพงกว่าของพวกเขาโดยเร็วที่สุด เป็นไปได้. ฟอร์ดพัฒนาระบบชื่อ Sure-Track ร่วมกับ Kelsey-Hayes และเปิดตัวเมื่อครึ่งทางของปี 1969 บน Thunderbird และ Lincoln Continental Mark III AC Electronics ช่วยให้ General Motors พัฒนา Track Master ซึ่งมีอยู่ใน Cadillac Eldorado และ True Track ซึ่ง Oldsmobile นำเสนอใน Vista Cruiser (ใช่ เหมือนของเอริค ฟอร์แมน) และโทรอนโด ทั้งสองระบบเปิดตัวในปี 1970

ระบบทั้งสามที่กล่าวมาข้างต้นทำงานเฉพาะกับล้อหลังเท่านั้น เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะล็อคมากกว่าล้อหน้า เมื่อพิจารณาจากภายนอก ข้อโต้แย้งนี้สมเหตุสมผล: น้ำหนักจะเคลื่อนไปที่ด้านหน้าของรถภายใต้การเบรกอย่างแรง จึงมีมวลบนเพลาล้อหลังน้อยลง อย่างไรก็ตาม ล้อหน้าซึ่งให้แรงเบรกส่วนใหญ่ยังคงอยู่ภายใต้การควบคุมของหลักฟิสิกส์ พวกเขายังสามารถล็อคได้เมื่อคนขับบดแป้นเบรกกับโลหะ ซึ่งทำให้รถไม่สามารถบังคับทิศทางได้ โดยเฉพาะบนถนนเปียกหรือเป็นน้ำแข็ง

ความก้าวหน้าครั้งต่อไปของเทคโนโลยี ABS ไม่ได้มาจาก Mercedes-Benz อย่างที่หลายคนอ้าง แต่ค่อนข้างน่าประหลาดใจจาก Chrysler ผู้ผลิตรถยนต์ในเมืองดีทรอยต์ร่วมมือกับ Bendix เพื่อพัฒนาระบบ ABS อิเล็กทรอนิกส์แบบสี่ล้อชื่อ Four-Wheel Sure Brake ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับระบบที่ติดตั้งในรถทุกคัน รถบรรทุก, และ เอสยูวี ขายใหม่ในปี 2019

ไครสเลอร์ยิ้มแย้มแจ่มใสด้วยความภาคภูมิใจ โดยเรียกระบบป้องกันการลื่นไถล Sure Brake ว่า “ระบบเบรกป้องกันการลื่นไถลสี่ล้อที่ทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ระบบแรกที่นำเสนอในรถยนต์อเมริกัน” มันไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น โดยอ้างว่า Sure Brake ใช้เทคโนโลยี "คอมพิวเตอร์ยุคอวกาศ" เพื่อให้รถชี้ไปในทิศทางที่ถูกต้องภายใต้การเบรกอย่างหนัก คุณลักษณะนี้มีให้บริการโดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับความยาว 19 ฟุต อิมพีเรียลซึ่งเป็นรุ่นเรือธงของไครสเลอร์สำหรับรุ่นปี 1971

ความก้าวหน้าในด้านอิเล็กทรอนิกส์ทำให้ Sure Brake ล้ำหน้ากว่า Maxaret อย่างมาก ระบบอาศัยข้อมูลจากเฟืองขนาดเล็กที่เชื่อมโยงกับแต่ละล้อ เซ็นเซอร์วัดความเร็วในการหมุนของเกียร์โดยการนับฟัน และแปลงข้อมูลนั้นเป็นพัลส์อิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งไปยังคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กกว่ากล่องรองเท้าเล็กน้อย คอมพิวเตอร์จะตัดแรงดันไฮดรอลิกเมื่อตรวจพบว่าล้อกำลังจะล็อค (ล้อจะชะลอความเร็วลงก่อนจะล็อค) และส่งแรงกดอีกครั้งในเสี้ยววินาทีต่อมาเพื่อหยุดรถต่อไป วงจรนี้ให้ผลเช่นเดียวกับการปั๊มเบรก แต่เกิดขึ้นถึงสี่ครั้งต่อวินาที ซึ่งเร็วกว่าที่มนุษย์จะจัดการได้

Sure Brake วัดความเร็วของแต่ละล้อโดยแยกจากกัน ดังนั้น Imperial จึงสามารถหยุดได้อย่างปลอดภัยแม้ว่าล้อทั้งสองจะอยู่บนน้ำแข็งก็ตาม ไครสเลอร์ฝังไฟแสดงสีน้ำเงินที่มีข้อความว่า Sure Brake ไว้ในแผงหน้าปัดเพื่อช่วยให้ผู้ขับขี่เข้าใจระบบ ไฟแสดงสถานะจะสว่างขึ้นเมื่อระบบทำงาน และยังคงสว่างอยู่เพื่อแสดงปัญหา บริษัทเน้นย้ำว่าระบบนี้ปลอดภัยเมื่อเกิดข้อผิดพลาด ดังนั้น Imperial ขนาดมหึมาจะเบรกได้ตามปกติหาก Sure Brake ปิดตัวลงไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม

Four-Wheel Sure Brake เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ยิ่งใหญ่และมีราคาแพงเช่นเดียวกัน ในปี 1971 Chrysler Imperial มีราคาพื้นฐานอยู่ที่ 6,044 ดอลลาร์ (ประมาณ 38,000 ดอลลาร์ในปี 2019) ไครสเลอร์เรียกเก็บเงิน 351.50 ดอลลาร์ (ประมาณ 2,200 ดอลลาร์ในปี 2019) สำหรับระบบ Four-Wheel Sure Brake ในปีเดียวกันนั้น หากต้องการเพิ่มบริบท สเตอริโอ AM/FM แบบ 8 แทร็กมีราคา 419.70 ดอลลาร์ ในขณะที่หน้าต่างแบบมีสีเพิ่ม 58.45 ดอลลาร์ ซึ่งคิดเป็น 2,500 ดอลลาร์และ 370 ดอลลาร์ ตามลำดับ วิศวกรมีประสบการณ์กับระบบนี้ด้วยความน่าเกรงขามจนแทบเชื่อโชคลาง แต่ผู้ซื้อของ Imperial ต้องการความหรูหราแบบเก่า ไม่ใช่เทคโนโลยีล้ำสมัย และหลายคนปฏิเสธที่จะจ่ายเงินเพิ่มสำหรับสิ่งที่พวกเขามองว่าไร้ประโยชน์และซับซ้อนเกินไป กิสโม่ ไครสเลอร์ยกเลิกฟีเจอร์นี้ในปี 1973

โดยทั่วไปแล้ว ผู้ขับขี่รถยนต์ไม่ยอมรับข้อดีของเทคโนโลยี ABS จนกระทั่งช่วงทศวรรษ 1980 ถึงกระนั้น ระบบก็ยังคงมีราคาแพง และต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะไหลเข้าสู่ขอบเขตของรถยนต์ราคาประหยัด เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นรถยนต์ต่างๆ สวมสัญลักษณ์ ABS บนฝากระโปรงหลังอย่างภาคภูมิใจในช่วงทศวรรษ 1990 และเป็นเรื่องปกติที่จะเห็นรถยนต์เหล่านี้ติดสัญลักษณ์ ABS บนฝากระโปรงหลังอย่างภาคภูมิใจ ไครสเลอร์เรียกเก็บเงินผู้ซื้อ LeBaron 954 ดอลลาร์ (ประมาณ 2,000 ดอลลาร์ในปี 2019) สำหรับดิสก์เบรกสี่ล้อที่มี ABS ในปี 1989 ไม่ใช่ทุกคนที่จะทำเครื่องหมายกล่องมูลค่า 2,000 ดอลลาร์ในใบสั่งซื้อได้

ในทางกลับกัน Mercedes-Benz ได้สร้างมาตรฐานทางเทคโนโลยีให้กับรถยนต์ทุกคันตั้งแต่ระดับเริ่มต้น 190 สู่ S-Class อันทรงพลัง เริ่มต้นในปี 1984 การตัดสินใจครั้งนี้แสดงถึงการมองการณ์ไกลที่น่าประหลาดใจ เจ้าหน้าที่ยุโรปกำหนดให้รถยนต์ใหม่ทุกคันบังคับใช้ ABS ในปี 2547 จำเป็นต้องมีฟีเจอร์นี้ พร้อมด้วยระบบควบคุมเสถียรภาพแบบอิเล็กทรอนิกส์ ตั้งแต่ปี 2013 สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและรถบรรทุกที่จำหน่ายในสหรัฐอเมริกา

ในปี 2019 รถยนต์ทุกคันโดยไม่คำนึงถึงกลุ่มตลาด ราคา หรือสไตล์ของตัวถัง ได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึง ABS ตั้งแต่เริ่มต้น ระบบ ABS ยุคใหม่มีความซับซ้อนมากกว่า Maxaret หรือ Four-Wheel Sure Brake มาก แต่กลับทำหน้าที่พื้นฐานเหมือนกัน Bosch บริษัทที่ช่วย Mercedes พัฒนาและเปิดตัวระบบ ABS สำหรับการผลิตครั้งแรกในปี 1978 อธิบาย ABS ยังทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับรายการอุปกรณ์ช่วยการขับขี่แบบอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่ทั้งใช้ทั่วไปหรือจำเป็นในรถยนต์ใหม่ทั้งหมด รถ.

“เราได้เพิ่มฟังก์ชั่นเพิ่มเติม เช่น ระบบควบคุมเสถียรภาพ ระบบควบคุมความเร็วคงที่แบบปรับได้ และระบบช่วยเหลือการทรงตัวบนทางลาดชัน แต่ทุกอย่างยังคงใช้เทคโนโลยี ABS ระบบเบรกฉุกเฉินอัตโนมัติก็จำเป็นเช่นกัน เทคโนโลยีนี้ยังสนับสนุนฟังก์ชันการเบรกแบบใหม่ในรถยนต์ไฮบริดอีกด้วย เส้นทางนี้นำไปสู่การพัฒนาอย่างสูง การขับขี่อัตโนมัติ คุณลักษณะต่างๆ” Michael Kunz รองประธานฝ่ายความปลอดภัยทางวิศวกรรมของ Bosch อเมริกาเหนือกล่าวกับ Digital Trends

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• เรดาร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแมชชีนเลิร์นนิงของ Aptiv มองเห็นได้แม้กระทั่งสิ่งที่คุณไม่เห็น
• อัลกอริธึมรถยนต์ไร้คนขับแบบใหม่ช่วยให้คุณปลอดภัยด้วยการทำนายชะตากรรมอย่างต่อเนื่อง
• แพลตฟอร์ม Qualcomm Ride มีเป้าหมายเพื่อทำให้รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองง่ายขึ้น
• ความพ่ายแพ้สำหรับหน่วยรถยนต์อัตโนมัติของ GM เนื่องจากทำให้การเปิดตัวบริการ robo-taxi ล่าช้า
• หุ่นยนต์แท็กซี่ของ Lyft ให้บริการผู้โดยสารมากกว่า 50,000 รายในลาสเวกัส